Condition aux limites hydrodynamique : Une investigation à nanoéchelle

Hydrodynamic boundary condition: a nanoscale investigation

Résumé

Nous avons étudié la condition aux limites hydrodynamique pour D3 de liquides simples sur des surfaces lisses hydrophiles et hydrophobes. Nous utilisons une machine à forces de surfaces dynamique qui nous permet d’étudier le drainage d’un film de liquide confiné entre deux surfaces grâce à deux capteurs indépendants de résolution inférieure au nanomètre. Nous obtenons une condition de non glissement à la paroi pour l’écoulement sur les surfaces mouillantes. Pour les surfaces non mouillantes, nous obtenons du glissement avec une longueur de glissement bien définie, qui ne dépend ni de la distance entre les surfaces, ni du taux de cisaillement. Nous trouvons une longueur de glissement de 17 nm, en accord avec les prévisions de simulations numériques sur des surfaces lisses et non mouillantes, mais pas avec certains résultats expérimentaux qui font état de glissements beaucoup plus grands pour des systèmes similaires.

Abstract

We report an accurate determination of the hydrodynamic boundary condition of simple liquids flowing on smooth hydrophilic and hydrophobic surfaces using a dynamic surface force apparatus equipped with two independent sub-nanometer resolution sensors. No-slip boundary conditions are found for wetting surfaces only. On the hydrophobic surfaces, we observe a boundary slip which is well defined, does not depend on the distance between the surfaces, and is independent of the shear rate. The slip length of 17 nm is in good agreement with theory and numerical simulations concerning smooth nonwetting surfaces. These results disagree with previous data in the literature reporting very high boundary slip on similar systems. We discuss possible origins of large slip length on smooth hydrophobic surfaces due to their contamination by hydrophobic particles.